Question

能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和
應用前景．工業上合成甲醇的反應為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H
（1）已知，該反應在300℃，5MPa條件下能自發進行，則△H______0，△S______0（填“＜，＞或=”）．
（2）在300℃，5MPa條件下，將0.20mol的CO與0.58molH₂的混合氣體充入2L密閉容器發生反應，反應過程中甲醇的物質的量濃度隨時間的變化如圖所示．
①在0～2min內，以H₂表示的平均反應速率為______mol?L^-1?s^-1，CO的轉化率為______．
②列式計算300℃時該反應的平衡常數K=______．
③300℃時，將0.50molCO、1.00molH₂和1.00molCH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時反應將______．
A．向正方向移動B．向逆方向移動C．處于平衡狀態D．無法判斷
④下列措施可增加甲醇產率的是______．
A．壓縮容器體積B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入0.20molCO和0.58molH₂
（3）若其它條件不變，使反應在500℃下進行，在圖中作出甲醇的物質的量濃度隨時間的變化的示意圖．

Answer 1

（1）該反應的反應物有3mol氣體，生成物有1mol氣體，所以△S＜0，反應自發進行△H-T△S＜0，故△H必須小于0，故答案為：＜；＜；
（2）①2min時，甲醇濃度變化0.02mol/L，則氫氣濃度變化為0.04mol/L，v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

0.04mol/L

2min

=0.02mol/（L?min）^-1
從圖象分析，生成甲醇0.04mol，則反應的CO為0.04mol，α（CO）=

0.04mol

0.20mol

×100%=20%，
故答案為：0.02；20%；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
加入的（mol/L） 0.10 0.29 0
反應的（mol/L） 0.02 0.04 0.02
平衡后（mol/L） 0.08 0.25 0.02
K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2
故答案為：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2；
③Qc=K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.50

0.25×0.502

=8＞K=4，所以平衡逆向移動，選B，
故答案為：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2； B；
④A、對于反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應物氣體體積大于生成物，壓縮容器體積 時，壓強增大，平衡正向移動，可增加甲醇產率，A正確；
B、分離出甲醇，平衡正向移動可增加甲醇產率，故B正確；
C、充入He，不影響各氣體的分壓，平衡不移動，不能增加甲醇產率，故C錯誤；
D、體積不變，再充入反應物氣體，平衡正向移動，可增加甲醇產率，故D正確．
故選：A B D；
（3）溫度升高，反應速率加快，達到平衡時間短．正反應放熱，升溫時平衡逆向移動，平衡時甲醇濃度比300℃低，可得下圖：
故答案為：．